Este trabajo tiene como objetivo analizar los efectos de los principales parámetros del proceso de fabricación por fusión de filamento (FFF) en las propiedades mecánicas y peso de las piezas de poliuretano termoplástico (TPU) impresas en 3D. El ángulo de trama (RA), el porcentaje de relleno (IP) y la temperatura del extrusor (FFF) en los rangos de 0-90 grados, 15-55%, y 220-260 grados Celsius, respectivamente, fueron considerados como los parámetros de entrada de FFF, y las variables de salida peso de la pieza (PW), elongación en la ruptura (E), carga máxima de fallo (MFL), relación entre la carga máxima de fallo y el peso de la pieza (Ratio) y tiempo de construcción (BT) fueron considerados como respuestas. La Metodología de Superficie de Respuesta (RSM) y el Diseño de Experimentos (DOE) fueron aplicados en el análisis. Posteriormente, se realizó un enfoque de RSM a través de optimizaciones de múltiples respuestas con la ayuda del software Design-Expert. Los resultados experimentales indicaron que una carga máxima de fallo más alta se logra con un aumento del ángulo de trama y una disminución de la temperatura del extrusor. Los resultados del ANOVA muestran que la ET tiene el efecto más significativo en la elongación en la ruptura, disminuyendo a medida que aumenta la ET. El ángulo de trama no afecta significativamente el peso de la pieza de las muestras de TPU. La relación entre la carga máxima de fallo y el peso de la pieza de las muestras disminuye con un aumento en IP y ET. Los resultados también indicaron que el peso de la pieza y el tiempo de construcción de las muestras de TPU impresas por FFF aumentan con un aumento en IP. Una ET de 220 grados Celsius, RA de 0 grados y IP de 15% son la combinación óptima de variables de entrada para lograr el peso mínimo de la pieza; tiempo de construcción mínimo; y máxima elongación en la ruptura, máxima carga de fallo y relación entre la carga máxima de fallo y el peso de la pieza.